画像形成装置
【課題】搬送ベルトの温度ムラを抑制すること。
【解決手段】像担持体と、前記像担持体に静電潜像を形成する像形成手段と、前記静電潜像を現像しトナー像を形成する現像手段と、無端状の中間転写体と、前記像担持体から前記中間転写体にトナー像を転写する第一転写手段と、記録材を搬送する無端状の搬送体と、前記搬送体の上の記録材に前記中間転写体からトナー像を転写する第二転写手段と、前記搬送体の上の記録材にトナー像を定着する定着手段と、前記像形成手段による像形成タイミングと記録材間の距離を制御する制御部と、を有する画像形成装置において、前記制御部は、前記搬送体の周長が記録材の搬送方向の長さと非画像部の長さの和の非整数倍となるように、非画像部の長さを調整することを特徴とする。
【解決手段】像担持体と、前記像担持体に静電潜像を形成する像形成手段と、前記静電潜像を現像しトナー像を形成する現像手段と、無端状の中間転写体と、前記像担持体から前記中間転写体にトナー像を転写する第一転写手段と、記録材を搬送する無端状の搬送体と、前記搬送体の上の記録材に前記中間転写体からトナー像を転写する第二転写手段と、前記搬送体の上の記録材にトナー像を定着する定着手段と、前記像形成手段による像形成タイミングと記録材間の距離を制御する制御部と、を有する画像形成装置において、前記制御部は、前記搬送体の周長が記録材の搬送方向の長さと非画像部の長さの和の非整数倍となるように、非画像部の長さを調整することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子写真複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置に関し、特に中間転写ベルトに転写されたトナー像を、二次転写搬送ベルトを用いて記録材に転写し、搬送ベルト上で記録材に定着させる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、電子写真方式の画像形成装置として中間転写方式が広く用いられている。中間転写方式では、4つの感光体にそれぞれ対して、4つの帯電装置による帯電、4つの露光装置による露光、4つの現像装置による現像を行う。そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像を形成し、各トナー像を感光体に対向する中間転写ベルトに順次一次転写した後、記録材上に二次転写する。記録材は定着装置まで搬送され、定着装置によってトナー像が加熱・加圧され記録材に定着される。
【0003】
この中間転写方式においては、転写後に定着部へ搬送する間に、記録材の中間転写ベルトや搬送ベルトからの分離、搬送経路上の部材と記録材間の干渉による画像の乱れ、定着部突入時のショックによる画像の乱れといった問題が存在する。
【0004】
そこで、搬送に伴う画像品質を維持するために、転写部と定着部をつなげた構成が提案されている(特許文献1)。この構成では転写部と定着部が搬送ベルトを共有しており、搬送ベルトに吸着した記録材に転写が行なわれた後、搬送ベルトから離れることなく定着部に突入するため、記録材にかかる負荷が低減され、画像の乱れを抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2004−37889
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、転写部と定着部が搬送ベルトでつながっている場合、定着部おいて記録材の有無によって搬送ベルトの温度にムラができるという問題があった。即ち、定着部おいて記録材を担持している部分では記録材に熱を与えるため搬送ベルトの温度は低くなり、記録材を担持していない部分では搬送ベルトに直接熱を与えるため搬送ベルトの温度が高くなる。特に、搬送ベルトがイオン導電性の抵抗部材である場合は、温度によって電気抵抗が変化しやすくなる。そして、搬送ベルトの一部の温度が高くなりすぎると、その部分のみ低抵抗化し、二次転写時に転写ムラが発生してしまうという問題があった。
【0007】
そこで本発明は、搬送ベルトの温度ムラを抑制することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するための本発明の代表的な構成は、
像担持体と、前記像担持体に静電潜像を形成する像形成手段と、前記静電潜像を現像しトナー像を形成する現像手段と、無端状の中間転写体と、前記像担持体から前記中間転写体にトナー像を転写する第一転写手段と、記録材を搬送する無端状の搬送体と、前記搬送体上の記録材に前記中間転写体からトナー像を転写する第二転写手段と、前記搬送体上の記録材にトナー像を定着する定着手段と、前記像形成手段による像形成タイミングと記録材間の距離を制御する制御部と、を有する画像形成装置において、
前記制御部は、前記搬送体の周長が記録材の搬送方向の長さと非画像部の長さの和の非整数倍となるように、非画像部の長さを調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
上述の構成により、本発明は搬送ベルトの温度ムラを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】第1実施形態に係る画像形成装置の断面図。
【図2】第1実施形態に係る定着ローラの長手方向の断面図。
【図3】第1実施形態に係る定着装置の変形例を示す図。
【図4】第1実施形態に係る温度ムラ防止方法の変形例を示す図。
【図5】第1実施形態に係る搬送ベルト温度制御に係るフローチャート。
【図6】第1実施形態における記録材サイズに対する非画像部の長さを示す図表。
【図7】第1実施形態における搬送ベルトが定着部にて受け取る熱量を示す図。
【図8】第1実施形態における搬送ベルトが定着部にて受け取る熱量を示す図。
【図9】第1実施形態における搬送ベルトが定着部にて受け取る熱量を示す図。
【図10】第2実施形態に係る画像形成装置の断面図。
【図11】第2実施形態における搬送ベルトが定着部にて受け取る熱量を示す図。
【図12】第3実施形態に係るフローチャート。
【図13】第4実施形態に係る画像形成装置の断面図。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
【0012】
〔第1実施形態〕
図1に第1実施形態に係る画像形成装置の断面図を示す。
【0013】
画像形成装置は像担持体である感光体ドラム1(1a〜1d)、帯電手段である帯電ローラ2(2a〜2d)、像形成手段である露光手段3(3a〜3d)、現像手段である現像装置4(4a〜4d)、クリーニング装置6(6a〜6d)を備える。また、無端状の中間転写体である中間転写ベルト51、第一転写手段である一次転写ローラ53(53a〜53d)、第二転写手段である二次転写内ローラ56、及び二次転写外ローラ57、搬送体である搬送ベルト58を備える。また、定着手段である定着装置7、給送カセット8を備える。感光体ドラム1、帯電ローラ2、露光手段3、現像装置4、クリーニング装置6によってプロセスユニットP(Pa〜Pd)が構成される。イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像を形成するため、プロセスユニットPが4つ備えられる。以下の説明では、各部材の符号にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックに対応して、a、b、c、dの符号を適宜、付加又は省略して説明する。
【0014】
また、本実施形態においては制御部として、上述の各部材等の制御をする部材制御手段(不図示)の他、像形成タイミングを制御する像形成タイミング制御手段31、記録間距離の制御をする記録間距離制御手段83とを有する。これらの制御手段は必ずしも別体である必要はなく、一つの部材であってもよい。
【0015】
次に、本画像形成装置の画像形成動作について説明する。
【0016】
まず、矢印方向に回転している感光体ドラム1aに対して、感光体ドラム1a上方に配設された帯電ローラ2aによって接触帯電が行なわれる。帯電ローラ2a下流において帯電した感光体ドラム1aに対して露光手段3aによって画像情報に応じた静電潜像が形成される。露光手段3aの下流には現像装置4aが配設されており感光体ドラム1a上の静電潜像に対してトナーを供給し、トナー像が形成される。以上のプロセスユニットPaと同様の工程が、他の3つのプロセスユニットPb、Pc、Pdにおいても行なわれる。
【0017】
4つの感光体ドラム1の下方には中間転写ベルト51を介して一次転写ローラ53が配設される。一次転写ローラ53には感光体ドラム1上に形成されたトナー像の帯電極性と電位に応じた電圧が印加され、感光体ドラム上のトナー像は静電的に中間転写ベルト51表面に転写される。
【0018】
中間転写ベルト51は、ポリイミドなどの誘電体樹脂にカーボンブラックを含有させたものによって構成されており、体積抵抗率が1.0×107〜1.0×1013Ω・cm、厚みは50〜300μmのものを用いる。
【0019】
中間転写ベルト51は、駆動ローラ54によって矢印方向に回転駆動する。感光体ドラム1上に形成された各色のトナー像は、中間転写ベルト51上に順次転写されてフルカラーのトナー像となる。フルカラーのトナー像は中間転写ベルト51によって二次転写部5Nまで搬送される。
【0020】
一方、このときまでに給送カセット8から取り出された記録材Sは、ピックアップローラ81を経て搬送ローラ82に供給され、搬送ベルト58上に送られる。搬送ベルト58は厚さ50〜300μm、のポリイミドなどの耐熱温度が160℃以上の樹脂材料にイオン性導電剤を含有させ、体積抵抗率を1.0×107〜1.0×1013Ω・cmにしたものを用いる。
【0021】
搬送ベルト58は駆動ローラ59によって矢印方向に回転駆動しており、搬送体上の記録材Sを二次転写部5Nへ搬送する。搬送ベルト58を張架している張架ローラ92の対向位置にはファンなどの冷却装置91が備えられており、定着部7N通過後の搬送ベルト58の部分を冷却する。
【0022】
二次転写部5Nにおいてトナー像の帯電極性と電位に応じて二次転写内ローラ56と二次転写外ローラ57に印加された電圧によって、中間転写ベルト51上のトナー像が記録材S上に転写される。
【0023】
二次転写外ローラ57は、φ12の金属からなる芯金の表面に6mm厚の導電性ゴムスポンジを形成している。導電性ゴムスポンジにはニトリルブタジエンゴムやエチレンプロピレンジエンゴム、ウレタンなどにイオン性導電剤を混入したものを用いる。抵抗値は、二次転写外ローラに1kg重をかけて導電性の円筒に圧接し、導電性の円筒の回転によって二次転写外ローラを従動回転させながら芯金に2kVを印加したときに流れる電流から求め、1.0×106〜1.0×109Ωのものを用いる。より好ましくは1.0×107〜1.0×108Ωのものを用いる。二次転写外ローラ57には、記録材Sが二次転写部5Nを通過するときに二次転写外ローラ57に20〜70μAの電流が流れるように2〜7kVの電圧が印加される。
【0024】
中間転写ベルト51上の転写残トナー等は転写ベルトクリーナー55によって除去、回収される。
【0025】
トナー像が転写された記録材Sは搬送ベルト58によって、定着部7Nまで送られる。定着部7Nは、定着ローラ71と搬送ベルト58の内周に配置された加圧ローラ72によって構成される。
【0026】
定着ローラ71は円筒状芯金に耐熱性弾性層を設け、表面はフッ素樹脂の離型性コート層で被覆されているものを用いる。定着ローラ71の内部にはヒータ73が配設されている。定着部7Nに搬送された記録材Sは定着ローラ71と加圧ローラ72の間を通過する際にヒータ73による加熱と加圧を受け、記録材S上のトナー像は溶融してフルカラーのトナー像として定着される。
【0027】
このとき、搬送ベルト上において記録材の有無によって長手方向(ローラの回転軸方向)に温度ムラが生じないようにする必要がある。次に、温度ムラの具体的方法を説明する。図2は第1実施形態に係る定着ローラ71の長手方向の断面図である。
【0028】
図2に示すように、定着装置7は、記録材の長手方向の幅に応じて熱遮蔽部材74がヒータ73の端部を覆うことで加熱幅を制御している。
【0029】
尚、定着装置7の構成は本実施形態のものに限るものではない。図3は第1実施形態に係る定着装置の変形例を示す図である。例えば、図3(a)に示すような支持ローラ712、713で支持された定着フィルム711をヒータ731で加熱する構成であってもよい。また、図3(b)に示すような定着フィルム711に対向する搬送ベルト58の内周に補助ヒータ732を設ける構成であってもよい。また、図3(c)のように、定着ローラ71に対向する搬送ベルト58の内周に補助ヒータ732を設ける構成でもよい。
【0030】
また、搬送ベルト58上における長手方向の温度ムラ防止方法も上述の構成に限るものではない。図4は第1実施形態に係る温度ムラ防止方法の変形例を示す図である。例えば、図4に示すように、記録材の長手方向の幅に応じて冷却ファン75からの送風範囲をシャッター741によって変化させることで搬送ベルト58の加熱幅を制御する方法でもよい。
【0031】
本実施形態における画像形成動作タイミング制御方法について説明する。図5は第1実施形態に係る搬送ベルト温度制御に係るフローチャートである。
【0032】
本実施形態では以上の画像形成動作のタイミングを、記録材の搬送方向の長さに応じて制御する。
【0033】
まず、給送カセット8において、記録間距離制御手段83によって記録材を搬送する。このとき、記録材間距離が非画像部の長さとなるが、非画像部の長さは、搬送ベルト58の周長が記録材長さと非画像部の長さとの和の非整数倍となるようにする。
【0034】
記録材のサイズが指定されるか、画像サイズに応じて決定されると(ステップS1)、像形成タイミングを制御する像形成タイミング制御手段31によって露光手段は、次の式を満たすように、非画像部の長さを調整して静電潜像を形成する。
【0035】
(1)L2>(L3−N×L1)/(N−1) :(2×L1<L3の場合)
(2)L2<(L3−L1)/2 :(L1<L3<3×L1の場合)
(3)L2<L1 :(3×L1<L3の場合)
尚、上式において、記録材の搬送方向の長さをL1、非画像部の長さをL2、搬送ベルトの周長をL3、整数Nは(2≦N<L3/L1を満たす最大値)とする。
【0036】
次に、本実施形態の制御を行うことによる、非画像部の箇所と搬送ベルト58の熱量との関係を説明する。図6は第1実施形態における記録材サイズに対する非画像部の長さを示す図表である。図7、図8、図9は第1実施形態における搬送ベルトが定着部にて受け取る熱量を示す図である。
【0037】
記録材のサイズがA4(L1=210mm)、搬送ベルトの周長が500mmのとき、N=2となり(ステップS2、S3、S4)、(1)、(2)式より、非画像部の長さは80mmより大きく145mmより小さくなるように調整される(ステップS6、S8)。
【0038】
そのとき搬送ベルトが定着部において受け取る熱量は図7のようになる。具体的には、図7に示すように、1周目において記録材を担持していないために熱量を多く受け取る部分A、Bは、2周目には記録材を担持しているので、連続した温度上昇が起こらない。2周目において記録材を担持していないために熱量を多く受け取る部分についても、3周目には記録材を担持しているので連続した温度上昇が起こらない。このように記録材の間隔を設定することで、搬送ベルトが熱を受け取る箇所を分散することができる。
【0039】
また、図6に示すように、記録材のサイズがA3(L1=420)のとき、(2)式より非画像部の長さは40mm未満となるように調整される(ステップS2、S3、S5)。
【0040】
そのとき搬送ベルトが定着部において受け取る熱量は図8のようになり、1周目において記録材を担持していない部分では連続した温度上昇が起こらない。記録材のサイズがA4Rのとき、(2)式より非画像部の長さは101.5mm未満となるように調整される(ステップS2、S3、S5)。すると、図8に示すように、搬送ベルトが熱を受け取る箇所を分散することができる。
【0041】
記録材のサイズがB4のとき、(2)式より非画像部の長さは68mm未満となるように調整される(ステップS2、S3、S4)。記録材のサイズがB5のとき、N=2となり(ステップS2、S3、S5)、(1)、(2)式より、非画像部の長さは136mmより大きく159mm未満となるように調整される(ステップS6、S8)。すると、搬送ベルトが熱を受け取る箇所を分散することができる。
【0042】
また、搬送方向の長さ100mmのはがきでは、N=4となり(ステップS2、S3、S4)、(1)、(3)式より、非画像部の長さは33.3mmより大きく100mm未満となるように調整される(ステップS6、S7)。そのとき搬送ベルトが定着部において受け取る熱量は図9のようになり、図7と同様に1周目において記録材を担持していない部分では連続した温度上昇が起こらない。すると、搬送ベルトが熱を受け取る箇所を分散することができる。
【0043】
以上のように、本実施形態においては、搬送ベルト上で定着を行う場合に、搬送ベルト上の記録材非担持位置が同じ位置にならないように制御する。具体的には、搬送ベルトの周長が、記録材長さと非画像部の長さの非整数倍となるように、画像形成タイミングと記録材間距離を制御する。このような制御を行なうことで、搬送ベルトが熱を受け取る箇所を分散することができ、局所的な温度上昇を防止する。すると、温度上昇に伴う搬送ベルトの局所的な低抵抗化を抑え、二次転写における転写ムラを抑制することができる。
【0044】
〔第2実施形態〕
図10に第2実施形態に係る画像形成装置の断面図を示す。画像形成装置は記録材長さ検知手段としての記録材長さ検知装置84を備える。前述の実施形態と同様の構成については同符号を付し、説明を省略する。
【0045】
本実施形態では画像形成動作のタイミングを、記録材の搬送方向の長さに応じて制御する。そのフローは前述の実施形態と同様である。本実施形態では記録材の搬送方向の長さは記録材が搬送ベルト58に供給される前に記録材長さ検知装置84によって検出される(ステップS1)。像形成タイミングを制御する像形成タイミング制御手段31によって、露光手段は記録材の搬送方向の長さをL1、非画像部の長さをL2、搬送ベルトの周長をL3、整数をN(2≦N<L3/L1を満たす最大値)としたとき、
(1)L2>(L3−N×L1)/(N−1) :(2×L1<L3の場合)、
(2)L2<(L3−L1)/2 :(L1<L3<3×L1の場合)、
(3)L2<L1 :(3×L1<L3の場合)、
を満たすように、非画像部の長さを調整して静電潜像を形成する。
【0046】
同様に、給送カセット8は、記録間距離制御手段83によって記録材間距離がL2となるように、記録材を給送する。記録材サイズが定型外であり、検出した搬送方向の長さが150mm、搬送ベルトの周長が500mmのとき、N=3となる(ステップS2、S3、S4)。そして(1)、(3)式より、非画像部の長さは25mmより大きく150mm未満となるように調整される(ステップS6、S7)。そのとき搬送ベルトが定着部において受け取る熱量は図11に示すようになる。図11は第2実施形態における搬送ベルトが定着部にて受け取る熱量を示す図である。
【0047】
図11に示すように、前述の実施形態と同様、搬送ベルト58が定着部7Nで受け取る部分は各周回によって異なる。すると、搬送ベルト58の1周目において記録材Sを担持していない部分では連続した温度上昇が起こらない。2周目以降も同様に連続した温度上昇は起こらない。よって温度上昇に伴う搬送ベルトの局所的な低抵抗化を抑え、二次転写における転写ムラを抑制することができる。
【0048】
〔第3実施形態〕
図12は第3実施形態に係るフローチャートである。前述と同様の構成については説明を省略する。本実施形態においては、記録材の搬送方向の長さが、その前に画像形成を行なった記録材の搬送方向の長さと異なる場合には、画像形成を行なう前に搬送体を空回転させることを特徴とする。
【0049】
図12に示すように、記録材の搬送方向の長さL1が決定され(ステップS11)、L1のサイズがその前に画像形成を行なった記録材の搬送方向の長さL1から変更されていた場合(ステップS12)、新たにL1に応じて非画像部の長さL2を決定する。これと共に(ステップS13)、搬送ベルトを空回転させ、前の記録材搬送の際に生じた搬送ベルト上の温度ムラを低減させる(ステップS14)。L2の決定方法は前述の実施形態と同様である。ステップS14における空回転は5〜30秒間行なう。
【0050】
本実施形態では記録材サイズが変更されたタイミングで、搬送ベルト上の温度ムラを低減させる制御を行う。これによって、記録材サイズによって温度上昇箇所が異なることの影響を受けず、記録材に応じたL2の制御を行なえば、同じ箇所の連続した温度上昇が抑制され、搬送ベルトの局所的な低抵抗化を抑えることができる。
【0051】
〔第4実施形態〕
図13に第4実施形態に係る画像形成装置の断面図を示す。図13に示すように、本実施形態においては、電流検知手段としての電流検知装置561と、転写電圧印加手段としての転写電圧制御装置571を備える。前述と同様の構成については説明を省略する。
【0052】
本実施形態では二次転写外ローラ57には、記録材Sが二次転写部を通過するときに所定の電圧(例えば20〜70μA)が流れるように、2〜7kVの電圧が印加される。このとき電流の大きさは電流検知装置561によって検知され、その検知結果の大きさに基づいて転写電圧制御装置571によって電圧が印加される。
【0053】
この構成により、搬送ベルト58が定着部7Nで加熱されることで低抵抗化し、電圧を下限の2kVに設定しても、電流検知結果が所定の値(例えば70μA)以上流れてしまった場合には画像形成を行なわない。このとき、搬送ベルト58を空回転する。空回転は5〜30秒間行なう。搬送ベルト58を空回転する制御を行なうことで、搬送ベルト上の同じ箇所での連続した温度上昇を抑制しても発生するベルト全面の温度上昇を低減することができ、過剰な電流が流れることを防止することができる。
【符号の説明】
【0054】
S …記録材
1 …感光体ドラム
3 …露光手段
31 …像形成タイミング制御手段
4 …現像装置
51 …中間転写ベルト
53 …一次転写ローラ
56 …二次転写内ローラ
57 …二次転写外ローラ
58 …搬送ベルト
5N …二次転写部
7 …定着装置
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子写真複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置に関し、特に中間転写ベルトに転写されたトナー像を、二次転写搬送ベルトを用いて記録材に転写し、搬送ベルト上で記録材に定着させる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、電子写真方式の画像形成装置として中間転写方式が広く用いられている。中間転写方式では、4つの感光体にそれぞれ対して、4つの帯電装置による帯電、4つの露光装置による露光、4つの現像装置による現像を行う。そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像を形成し、各トナー像を感光体に対向する中間転写ベルトに順次一次転写した後、記録材上に二次転写する。記録材は定着装置まで搬送され、定着装置によってトナー像が加熱・加圧され記録材に定着される。
【0003】
この中間転写方式においては、転写後に定着部へ搬送する間に、記録材の中間転写ベルトや搬送ベルトからの分離、搬送経路上の部材と記録材間の干渉による画像の乱れ、定着部突入時のショックによる画像の乱れといった問題が存在する。
【0004】
そこで、搬送に伴う画像品質を維持するために、転写部と定着部をつなげた構成が提案されている(特許文献1)。この構成では転写部と定着部が搬送ベルトを共有しており、搬送ベルトに吸着した記録材に転写が行なわれた後、搬送ベルトから離れることなく定着部に突入するため、記録材にかかる負荷が低減され、画像の乱れを抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2004−37889
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、転写部と定着部が搬送ベルトでつながっている場合、定着部おいて記録材の有無によって搬送ベルトの温度にムラができるという問題があった。即ち、定着部おいて記録材を担持している部分では記録材に熱を与えるため搬送ベルトの温度は低くなり、記録材を担持していない部分では搬送ベルトに直接熱を与えるため搬送ベルトの温度が高くなる。特に、搬送ベルトがイオン導電性の抵抗部材である場合は、温度によって電気抵抗が変化しやすくなる。そして、搬送ベルトの一部の温度が高くなりすぎると、その部分のみ低抵抗化し、二次転写時に転写ムラが発生してしまうという問題があった。
【0007】
そこで本発明は、搬送ベルトの温度ムラを抑制することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するための本発明の代表的な構成は、
像担持体と、前記像担持体に静電潜像を形成する像形成手段と、前記静電潜像を現像しトナー像を形成する現像手段と、無端状の中間転写体と、前記像担持体から前記中間転写体にトナー像を転写する第一転写手段と、記録材を搬送する無端状の搬送体と、前記搬送体上の記録材に前記中間転写体からトナー像を転写する第二転写手段と、前記搬送体上の記録材にトナー像を定着する定着手段と、前記像形成手段による像形成タイミングと記録材間の距離を制御する制御部と、を有する画像形成装置において、
前記制御部は、前記搬送体の周長が記録材の搬送方向の長さと非画像部の長さの和の非整数倍となるように、非画像部の長さを調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
上述の構成により、本発明は搬送ベルトの温度ムラを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】第1実施形態に係る画像形成装置の断面図。
【図2】第1実施形態に係る定着ローラの長手方向の断面図。
【図3】第1実施形態に係る定着装置の変形例を示す図。
【図4】第1実施形態に係る温度ムラ防止方法の変形例を示す図。
【図5】第1実施形態に係る搬送ベルト温度制御に係るフローチャート。
【図6】第1実施形態における記録材サイズに対する非画像部の長さを示す図表。
【図7】第1実施形態における搬送ベルトが定着部にて受け取る熱量を示す図。
【図8】第1実施形態における搬送ベルトが定着部にて受け取る熱量を示す図。
【図9】第1実施形態における搬送ベルトが定着部にて受け取る熱量を示す図。
【図10】第2実施形態に係る画像形成装置の断面図。
【図11】第2実施形態における搬送ベルトが定着部にて受け取る熱量を示す図。
【図12】第3実施形態に係るフローチャート。
【図13】第4実施形態に係る画像形成装置の断面図。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
【0012】
〔第1実施形態〕
図1に第1実施形態に係る画像形成装置の断面図を示す。
【0013】
画像形成装置は像担持体である感光体ドラム1(1a〜1d)、帯電手段である帯電ローラ2(2a〜2d)、像形成手段である露光手段3(3a〜3d)、現像手段である現像装置4(4a〜4d)、クリーニング装置6(6a〜6d)を備える。また、無端状の中間転写体である中間転写ベルト51、第一転写手段である一次転写ローラ53(53a〜53d)、第二転写手段である二次転写内ローラ56、及び二次転写外ローラ57、搬送体である搬送ベルト58を備える。また、定着手段である定着装置7、給送カセット8を備える。感光体ドラム1、帯電ローラ2、露光手段3、現像装置4、クリーニング装置6によってプロセスユニットP(Pa〜Pd)が構成される。イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像を形成するため、プロセスユニットPが4つ備えられる。以下の説明では、各部材の符号にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックに対応して、a、b、c、dの符号を適宜、付加又は省略して説明する。
【0014】
また、本実施形態においては制御部として、上述の各部材等の制御をする部材制御手段(不図示)の他、像形成タイミングを制御する像形成タイミング制御手段31、記録間距離の制御をする記録間距離制御手段83とを有する。これらの制御手段は必ずしも別体である必要はなく、一つの部材であってもよい。
【0015】
次に、本画像形成装置の画像形成動作について説明する。
【0016】
まず、矢印方向に回転している感光体ドラム1aに対して、感光体ドラム1a上方に配設された帯電ローラ2aによって接触帯電が行なわれる。帯電ローラ2a下流において帯電した感光体ドラム1aに対して露光手段3aによって画像情報に応じた静電潜像が形成される。露光手段3aの下流には現像装置4aが配設されており感光体ドラム1a上の静電潜像に対してトナーを供給し、トナー像が形成される。以上のプロセスユニットPaと同様の工程が、他の3つのプロセスユニットPb、Pc、Pdにおいても行なわれる。
【0017】
4つの感光体ドラム1の下方には中間転写ベルト51を介して一次転写ローラ53が配設される。一次転写ローラ53には感光体ドラム1上に形成されたトナー像の帯電極性と電位に応じた電圧が印加され、感光体ドラム上のトナー像は静電的に中間転写ベルト51表面に転写される。
【0018】
中間転写ベルト51は、ポリイミドなどの誘電体樹脂にカーボンブラックを含有させたものによって構成されており、体積抵抗率が1.0×107〜1.0×1013Ω・cm、厚みは50〜300μmのものを用いる。
【0019】
中間転写ベルト51は、駆動ローラ54によって矢印方向に回転駆動する。感光体ドラム1上に形成された各色のトナー像は、中間転写ベルト51上に順次転写されてフルカラーのトナー像となる。フルカラーのトナー像は中間転写ベルト51によって二次転写部5Nまで搬送される。
【0020】
一方、このときまでに給送カセット8から取り出された記録材Sは、ピックアップローラ81を経て搬送ローラ82に供給され、搬送ベルト58上に送られる。搬送ベルト58は厚さ50〜300μm、のポリイミドなどの耐熱温度が160℃以上の樹脂材料にイオン性導電剤を含有させ、体積抵抗率を1.0×107〜1.0×1013Ω・cmにしたものを用いる。
【0021】
搬送ベルト58は駆動ローラ59によって矢印方向に回転駆動しており、搬送体上の記録材Sを二次転写部5Nへ搬送する。搬送ベルト58を張架している張架ローラ92の対向位置にはファンなどの冷却装置91が備えられており、定着部7N通過後の搬送ベルト58の部分を冷却する。
【0022】
二次転写部5Nにおいてトナー像の帯電極性と電位に応じて二次転写内ローラ56と二次転写外ローラ57に印加された電圧によって、中間転写ベルト51上のトナー像が記録材S上に転写される。
【0023】
二次転写外ローラ57は、φ12の金属からなる芯金の表面に6mm厚の導電性ゴムスポンジを形成している。導電性ゴムスポンジにはニトリルブタジエンゴムやエチレンプロピレンジエンゴム、ウレタンなどにイオン性導電剤を混入したものを用いる。抵抗値は、二次転写外ローラに1kg重をかけて導電性の円筒に圧接し、導電性の円筒の回転によって二次転写外ローラを従動回転させながら芯金に2kVを印加したときに流れる電流から求め、1.0×106〜1.0×109Ωのものを用いる。より好ましくは1.0×107〜1.0×108Ωのものを用いる。二次転写外ローラ57には、記録材Sが二次転写部5Nを通過するときに二次転写外ローラ57に20〜70μAの電流が流れるように2〜7kVの電圧が印加される。
【0024】
中間転写ベルト51上の転写残トナー等は転写ベルトクリーナー55によって除去、回収される。
【0025】
トナー像が転写された記録材Sは搬送ベルト58によって、定着部7Nまで送られる。定着部7Nは、定着ローラ71と搬送ベルト58の内周に配置された加圧ローラ72によって構成される。
【0026】
定着ローラ71は円筒状芯金に耐熱性弾性層を設け、表面はフッ素樹脂の離型性コート層で被覆されているものを用いる。定着ローラ71の内部にはヒータ73が配設されている。定着部7Nに搬送された記録材Sは定着ローラ71と加圧ローラ72の間を通過する際にヒータ73による加熱と加圧を受け、記録材S上のトナー像は溶融してフルカラーのトナー像として定着される。
【0027】
このとき、搬送ベルト上において記録材の有無によって長手方向(ローラの回転軸方向)に温度ムラが生じないようにする必要がある。次に、温度ムラの具体的方法を説明する。図2は第1実施形態に係る定着ローラ71の長手方向の断面図である。
【0028】
図2に示すように、定着装置7は、記録材の長手方向の幅に応じて熱遮蔽部材74がヒータ73の端部を覆うことで加熱幅を制御している。
【0029】
尚、定着装置7の構成は本実施形態のものに限るものではない。図3は第1実施形態に係る定着装置の変形例を示す図である。例えば、図3(a)に示すような支持ローラ712、713で支持された定着フィルム711をヒータ731で加熱する構成であってもよい。また、図3(b)に示すような定着フィルム711に対向する搬送ベルト58の内周に補助ヒータ732を設ける構成であってもよい。また、図3(c)のように、定着ローラ71に対向する搬送ベルト58の内周に補助ヒータ732を設ける構成でもよい。
【0030】
また、搬送ベルト58上における長手方向の温度ムラ防止方法も上述の構成に限るものではない。図4は第1実施形態に係る温度ムラ防止方法の変形例を示す図である。例えば、図4に示すように、記録材の長手方向の幅に応じて冷却ファン75からの送風範囲をシャッター741によって変化させることで搬送ベルト58の加熱幅を制御する方法でもよい。
【0031】
本実施形態における画像形成動作タイミング制御方法について説明する。図5は第1実施形態に係る搬送ベルト温度制御に係るフローチャートである。
【0032】
本実施形態では以上の画像形成動作のタイミングを、記録材の搬送方向の長さに応じて制御する。
【0033】
まず、給送カセット8において、記録間距離制御手段83によって記録材を搬送する。このとき、記録材間距離が非画像部の長さとなるが、非画像部の長さは、搬送ベルト58の周長が記録材長さと非画像部の長さとの和の非整数倍となるようにする。
【0034】
記録材のサイズが指定されるか、画像サイズに応じて決定されると(ステップS1)、像形成タイミングを制御する像形成タイミング制御手段31によって露光手段は、次の式を満たすように、非画像部の長さを調整して静電潜像を形成する。
【0035】
(1)L2>(L3−N×L1)/(N−1) :(2×L1<L3の場合)
(2)L2<(L3−L1)/2 :(L1<L3<3×L1の場合)
(3)L2<L1 :(3×L1<L3の場合)
尚、上式において、記録材の搬送方向の長さをL1、非画像部の長さをL2、搬送ベルトの周長をL3、整数Nは(2≦N<L3/L1を満たす最大値)とする。
【0036】
次に、本実施形態の制御を行うことによる、非画像部の箇所と搬送ベルト58の熱量との関係を説明する。図6は第1実施形態における記録材サイズに対する非画像部の長さを示す図表である。図7、図8、図9は第1実施形態における搬送ベルトが定着部にて受け取る熱量を示す図である。
【0037】
記録材のサイズがA4(L1=210mm)、搬送ベルトの周長が500mmのとき、N=2となり(ステップS2、S3、S4)、(1)、(2)式より、非画像部の長さは80mmより大きく145mmより小さくなるように調整される(ステップS6、S8)。
【0038】
そのとき搬送ベルトが定着部において受け取る熱量は図7のようになる。具体的には、図7に示すように、1周目において記録材を担持していないために熱量を多く受け取る部分A、Bは、2周目には記録材を担持しているので、連続した温度上昇が起こらない。2周目において記録材を担持していないために熱量を多く受け取る部分についても、3周目には記録材を担持しているので連続した温度上昇が起こらない。このように記録材の間隔を設定することで、搬送ベルトが熱を受け取る箇所を分散することができる。
【0039】
また、図6に示すように、記録材のサイズがA3(L1=420)のとき、(2)式より非画像部の長さは40mm未満となるように調整される(ステップS2、S3、S5)。
【0040】
そのとき搬送ベルトが定着部において受け取る熱量は図8のようになり、1周目において記録材を担持していない部分では連続した温度上昇が起こらない。記録材のサイズがA4Rのとき、(2)式より非画像部の長さは101.5mm未満となるように調整される(ステップS2、S3、S5)。すると、図8に示すように、搬送ベルトが熱を受け取る箇所を分散することができる。
【0041】
記録材のサイズがB4のとき、(2)式より非画像部の長さは68mm未満となるように調整される(ステップS2、S3、S4)。記録材のサイズがB5のとき、N=2となり(ステップS2、S3、S5)、(1)、(2)式より、非画像部の長さは136mmより大きく159mm未満となるように調整される(ステップS6、S8)。すると、搬送ベルトが熱を受け取る箇所を分散することができる。
【0042】
また、搬送方向の長さ100mmのはがきでは、N=4となり(ステップS2、S3、S4)、(1)、(3)式より、非画像部の長さは33.3mmより大きく100mm未満となるように調整される(ステップS6、S7)。そのとき搬送ベルトが定着部において受け取る熱量は図9のようになり、図7と同様に1周目において記録材を担持していない部分では連続した温度上昇が起こらない。すると、搬送ベルトが熱を受け取る箇所を分散することができる。
【0043】
以上のように、本実施形態においては、搬送ベルト上で定着を行う場合に、搬送ベルト上の記録材非担持位置が同じ位置にならないように制御する。具体的には、搬送ベルトの周長が、記録材長さと非画像部の長さの非整数倍となるように、画像形成タイミングと記録材間距離を制御する。このような制御を行なうことで、搬送ベルトが熱を受け取る箇所を分散することができ、局所的な温度上昇を防止する。すると、温度上昇に伴う搬送ベルトの局所的な低抵抗化を抑え、二次転写における転写ムラを抑制することができる。
【0044】
〔第2実施形態〕
図10に第2実施形態に係る画像形成装置の断面図を示す。画像形成装置は記録材長さ検知手段としての記録材長さ検知装置84を備える。前述の実施形態と同様の構成については同符号を付し、説明を省略する。
【0045】
本実施形態では画像形成動作のタイミングを、記録材の搬送方向の長さに応じて制御する。そのフローは前述の実施形態と同様である。本実施形態では記録材の搬送方向の長さは記録材が搬送ベルト58に供給される前に記録材長さ検知装置84によって検出される(ステップS1)。像形成タイミングを制御する像形成タイミング制御手段31によって、露光手段は記録材の搬送方向の長さをL1、非画像部の長さをL2、搬送ベルトの周長をL3、整数をN(2≦N<L3/L1を満たす最大値)としたとき、
(1)L2>(L3−N×L1)/(N−1) :(2×L1<L3の場合)、
(2)L2<(L3−L1)/2 :(L1<L3<3×L1の場合)、
(3)L2<L1 :(3×L1<L3の場合)、
を満たすように、非画像部の長さを調整して静電潜像を形成する。
【0046】
同様に、給送カセット8は、記録間距離制御手段83によって記録材間距離がL2となるように、記録材を給送する。記録材サイズが定型外であり、検出した搬送方向の長さが150mm、搬送ベルトの周長が500mmのとき、N=3となる(ステップS2、S3、S4)。そして(1)、(3)式より、非画像部の長さは25mmより大きく150mm未満となるように調整される(ステップS6、S7)。そのとき搬送ベルトが定着部において受け取る熱量は図11に示すようになる。図11は第2実施形態における搬送ベルトが定着部にて受け取る熱量を示す図である。
【0047】
図11に示すように、前述の実施形態と同様、搬送ベルト58が定着部7Nで受け取る部分は各周回によって異なる。すると、搬送ベルト58の1周目において記録材Sを担持していない部分では連続した温度上昇が起こらない。2周目以降も同様に連続した温度上昇は起こらない。よって温度上昇に伴う搬送ベルトの局所的な低抵抗化を抑え、二次転写における転写ムラを抑制することができる。
【0048】
〔第3実施形態〕
図12は第3実施形態に係るフローチャートである。前述と同様の構成については説明を省略する。本実施形態においては、記録材の搬送方向の長さが、その前に画像形成を行なった記録材の搬送方向の長さと異なる場合には、画像形成を行なう前に搬送体を空回転させることを特徴とする。
【0049】
図12に示すように、記録材の搬送方向の長さL1が決定され(ステップS11)、L1のサイズがその前に画像形成を行なった記録材の搬送方向の長さL1から変更されていた場合(ステップS12)、新たにL1に応じて非画像部の長さL2を決定する。これと共に(ステップS13)、搬送ベルトを空回転させ、前の記録材搬送の際に生じた搬送ベルト上の温度ムラを低減させる(ステップS14)。L2の決定方法は前述の実施形態と同様である。ステップS14における空回転は5〜30秒間行なう。
【0050】
本実施形態では記録材サイズが変更されたタイミングで、搬送ベルト上の温度ムラを低減させる制御を行う。これによって、記録材サイズによって温度上昇箇所が異なることの影響を受けず、記録材に応じたL2の制御を行なえば、同じ箇所の連続した温度上昇が抑制され、搬送ベルトの局所的な低抵抗化を抑えることができる。
【0051】
〔第4実施形態〕
図13に第4実施形態に係る画像形成装置の断面図を示す。図13に示すように、本実施形態においては、電流検知手段としての電流検知装置561と、転写電圧印加手段としての転写電圧制御装置571を備える。前述と同様の構成については説明を省略する。
【0052】
本実施形態では二次転写外ローラ57には、記録材Sが二次転写部を通過するときに所定の電圧(例えば20〜70μA)が流れるように、2〜7kVの電圧が印加される。このとき電流の大きさは電流検知装置561によって検知され、その検知結果の大きさに基づいて転写電圧制御装置571によって電圧が印加される。
【0053】
この構成により、搬送ベルト58が定着部7Nで加熱されることで低抵抗化し、電圧を下限の2kVに設定しても、電流検知結果が所定の値(例えば70μA)以上流れてしまった場合には画像形成を行なわない。このとき、搬送ベルト58を空回転する。空回転は5〜30秒間行なう。搬送ベルト58を空回転する制御を行なうことで、搬送ベルト上の同じ箇所での連続した温度上昇を抑制しても発生するベルト全面の温度上昇を低減することができ、過剰な電流が流れることを防止することができる。
【符号の説明】
【0054】
S …記録材
1 …感光体ドラム
3 …露光手段
31 …像形成タイミング制御手段
4 …現像装置
51 …中間転写ベルト
53 …一次転写ローラ
56 …二次転写内ローラ
57 …二次転写外ローラ
58 …搬送ベルト
5N …二次転写部
7 …定着装置
【特許請求の範囲】
【請求項1】
像担持体と、前記像担持体に静電潜像を形成する像形成手段と、前記静電潜像を現像しトナー像を形成する現像手段と、無端状の中間転写体と、前記像担持体から前記中間転写体にトナー像を転写する第一転写手段と、記録材を搬送する無端状の搬送体と、前記搬送体の上の記録材に前記中間転写体からトナー像を転写する第二転写手段と、前記搬送体の上の記録材にトナー像を定着する定着手段と、前記像形成手段による像形成タイミングと記録材間の距離を制御する制御部と、を有する画像形成装置において、
前記制御部は、前記搬送体の周長が記録材の搬送方向の長さと非画像部の長さの和の非整数倍となるように、非画像部の長さを調整することを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】
前記制御部は、記録材の搬送方向の長さをL1、前記非画像部の長さをL2、前記搬送体の周長をL3、整数をN(2≦N<L3/L1を満たす最大値)としたとき、
L2>(L3−N×L1)/(N−1):(2×L1<L3の場合)、
L2<(L3−L1)/2:(L1<L3<3×L1の場合)、
L2<L1:(3×L1<L3の場合)、
となるように、前記非画像部の長さを調整することを特徴とする請求項1の画像形成装置。
【請求項3】
記録材の搬送方向の長さを検知する記録材長さ検知手段を有し、
前記制御部は、検知した記録材の搬送方向の長さに応じて、前記非画像部の長さを調整することを特徴とする請求項1の画像形成装置。
【請求項4】
前記制御部は、記録材の搬送方向の長さが、その前に画像形成を行なった記録材の搬送方向の長さと異なる場合には、画像形成を行なう前に搬送体を空回転させることを特徴とする請求項1の画像形成装置。
【請求項5】
前記制御部は、第二転写手段の電流を検知する電流検知手段とその検知結果に基づいて第二転写手段に印加する電圧を設定する転写電圧印加手段を有し、
前記制御部は、電圧を下限に設定したときの電流検知結果が所定の値より大きい場合に、搬送体を空回転することを特徴とする請求項1の画像形成装置。
【請求項1】
像担持体と、前記像担持体に静電潜像を形成する像形成手段と、前記静電潜像を現像しトナー像を形成する現像手段と、無端状の中間転写体と、前記像担持体から前記中間転写体にトナー像を転写する第一転写手段と、記録材を搬送する無端状の搬送体と、前記搬送体の上の記録材に前記中間転写体からトナー像を転写する第二転写手段と、前記搬送体の上の記録材にトナー像を定着する定着手段と、前記像形成手段による像形成タイミングと記録材間の距離を制御する制御部と、を有する画像形成装置において、
前記制御部は、前記搬送体の周長が記録材の搬送方向の長さと非画像部の長さの和の非整数倍となるように、非画像部の長さを調整することを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】
前記制御部は、記録材の搬送方向の長さをL1、前記非画像部の長さをL2、前記搬送体の周長をL3、整数をN(2≦N<L3/L1を満たす最大値)としたとき、
L2>(L3−N×L1)/(N−1):(2×L1<L3の場合)、
L2<(L3−L1)/2:(L1<L3<3×L1の場合)、
L2<L1:(3×L1<L3の場合)、
となるように、前記非画像部の長さを調整することを特徴とする請求項1の画像形成装置。
【請求項3】
記録材の搬送方向の長さを検知する記録材長さ検知手段を有し、
前記制御部は、検知した記録材の搬送方向の長さに応じて、前記非画像部の長さを調整することを特徴とする請求項1の画像形成装置。
【請求項4】
前記制御部は、記録材の搬送方向の長さが、その前に画像形成を行なった記録材の搬送方向の長さと異なる場合には、画像形成を行なう前に搬送体を空回転させることを特徴とする請求項1の画像形成装置。
【請求項5】
前記制御部は、第二転写手段の電流を検知する電流検知手段とその検知結果に基づいて第二転写手段に印加する電圧を設定する転写電圧印加手段を有し、
前記制御部は、電圧を下限に設定したときの電流検知結果が所定の値より大きい場合に、搬送体を空回転することを特徴とする請求項1の画像形成装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【公開番号】特開2011−227316(P2011−227316A)
【公開日】平成23年11月10日(2011.11.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−97548(P2010−97548)
【出願日】平成22年4月21日(2010.4.21)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年11月10日(2011.11.10)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年4月21日(2010.4.21)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】
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